DE69003146T2 - Ferroelektrische Flüssigkristalle. - Google Patents
Ferroelektrische Flüssigkristalle.Info
- Publication number
- DE69003146T2 DE69003146T2 DE90850094T DE69003146T DE69003146T2 DE 69003146 T2 DE69003146 T2 DE 69003146T2 DE 90850094 T DE90850094 T DE 90850094T DE 69003146 T DE69003146 T DE 69003146T DE 69003146 T2 DE69003146 T2 DE 69003146T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- liquid crystal
- ferroelectric
- ferroelectric liquid
- liquid crystals
- crystal compound
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000005262 ferroelectric liquid crystals (FLCs) Substances 0.000 title claims description 16
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 11
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims description 8
- ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N diphenyl Chemical group C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 5
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N benzene Substances C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 4
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 16
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 12
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 230000004044 response Effects 0.000 description 9
- 150000007970 thio esters Chemical group 0.000 description 8
- NGNBDVOYPDDBFK-UHFFFAOYSA-N 2-[2,4-di(pentan-2-yl)phenoxy]acetyl chloride Chemical compound CCCC(C)C1=CC=C(OCC(Cl)=O)C(C(C)CCC)=C1 NGNBDVOYPDDBFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 5
- -1 biphenyl thioester Chemical class 0.000 description 5
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004988 Nematic liquid crystal Substances 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 230000032050 esterification Effects 0.000 description 4
- 238000005886 esterification reaction Methods 0.000 description 4
- CTSLXHKWHWQRSH-UHFFFAOYSA-N oxalyl chloride Chemical compound ClC(=O)C(Cl)=O CTSLXHKWHWQRSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LMJXSOYPAOSIPZ-UHFFFAOYSA-N 4-sulfanylbenzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=C(S)C=C1 LMJXSOYPAOSIPZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004990 Smectic liquid crystal Substances 0.000 description 3
- 239000004305 biphenyl Substances 0.000 description 3
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 3
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 3
- 239000005711 Benzoic acid Substances 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 2
- FAMRKDQNMBBFBR-BQYQJAHWSA-N diethyl azodicarboxylate Substances CCOC(=O)\N=N\C(=O)OCC FAMRKDQNMBBFBR-BQYQJAHWSA-N 0.000 description 2
- FAMRKDQNMBBFBR-UHFFFAOYSA-N ethyl n-ethoxycarbonyliminocarbamate Chemical compound CCOC(=O)N=NC(=O)OCC FAMRKDQNMBBFBR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- RIOQSEWOXXDEQQ-UHFFFAOYSA-N triphenylphosphine Chemical compound C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 RIOQSEWOXXDEQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IWTBVKIGCDZRPL-UHFFFAOYSA-N (+/-)-3-Methyl-1-pentanol Natural products CCC(C)CCO IWTBVKIGCDZRPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BTANRVKWQNVYAZ-SCSAIBSYSA-N (2R)-butan-2-ol Chemical compound CC[C@@H](C)O BTANRVKWQNVYAZ-SCSAIBSYSA-N 0.000 description 1
- SJWFXCIHNDVPSH-QMMMGPOBSA-N (2S)-octan-2-ol Chemical compound CCCCCC[C@H](C)O SJWFXCIHNDVPSH-QMMMGPOBSA-N 0.000 description 1
- QPRQEDXDYOZYLA-YFKPBYRVSA-N (S)-2-methylbutan-1-ol Chemical compound CC[C@H](C)CO QPRQEDXDYOZYLA-YFKPBYRVSA-N 0.000 description 1
- BSZXAFXFTLXUFV-UHFFFAOYSA-N 1-phenylethylbenzene Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(C)C1=CC=CC=C1 BSZXAFXFTLXUFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGUAHRMTAWSPMS-UHFFFAOYSA-N 2-dodecoxybenzoyl chloride Chemical compound CCCCCCCCCCCCOC1=CC=CC=C1C(Cl)=O UGUAHRMTAWSPMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004493 2-methylbut-1-yl group Chemical group CC(C*)CC 0.000 description 1
- QTCIJWYCQZVLNL-UHFFFAOYSA-N 4-dodecoxybenzoyl chloride Chemical compound CCCCCCCCCCCCOC1=CC=C(C(Cl)=O)C=C1 QTCIJWYCQZVLNL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N Benzoic acid Natural products OC(=O)C1=CC=CC=C1 WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- WXBLLCUINBKULX-UHFFFAOYSA-N benzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1.OC(=O)C1=CC=CC=C1 WXBLLCUINBKULX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000010233 benzoic acid Nutrition 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical group 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- CPBQJMYROZQQJC-UHFFFAOYSA-N helium neon Chemical compound [He].[Ne] CPBQJMYROZQQJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- SJWFXCIHNDVPSH-UHFFFAOYSA-N octane-2-ol Natural products CCCCCCC(C)O SJWFXCIHNDVPSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 238000002390 rotary evaporation Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 125000002914 sec-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- QPRQEDXDYOZYLA-UHFFFAOYSA-N sec-pentyl alcohol Natural products CCC(C)CO QPRQEDXDYOZYLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003333 secondary alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
- C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
- C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
- C09K19/10—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
- C09K19/28—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings linked by a chain containing carbon and sulfur atoms as chain links, e.g. thioesters
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C327/00—Thiocarboxylic acids
- C07C327/20—Esters of monothiocarboxylic acids
- C07C327/32—Esters of monothiocarboxylic acids having sulfur atoms of esterified thiocarboxyl groups bound to carbon atoms of hydrocarbon radicals substituted by carboxyl groups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
- C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
- C09K19/32—Non-steroidal liquid crystal compounds containing condensed ring systems, i.e. fused, bridged or spiro ring systems
- C09K19/322—Compounds containing a naphthalene ring or a completely or partially hydrogenated naphthalene ring
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Liquid Crystal Substances (AREA)
Description
- Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit ferroelektrischen Flüssigkristallverbindungen, die eine besondere Struktur aufweisen. Die Verbindungen sind zum Beispiel für die elektrooptische Modulation in Lichtverschlüssen oder Flachanzeigeeinrichtungen verwendbar.
- Die Verwendung flüssigkristalliner Substanzen als das aktive Element in elektronischen Einrichtungen, welche die Eigenschaften von Licht modulieren, hat sich sehr stark verbreitet. Die Leistung dieser Einrichtungen wird zum großen Teil von den Eigenschaften des Flüssigkristallmaterials bestimmt. Nematische Flüssigkristalle wurden bis heute am meisten verwendet, und zwar zur Herstellung der unterschiedlichsten Formen verdrehter nematischer Sichtanzeigen, wie sie zum Beispiel für Armbanduhren, Kleincomputer und ähnliches verwendet werden. Die Ansprechzeit solcher Sichtanzeigen wird von der Natur der nematischen flüssigkristallinen Phase bestimmt so wie dadurch, in welchem Umfang die Struktur dieser Phase gestört werden muß, um ein brauchbares optisches Verhalten zu erzeugen.
- Es wurde nachgewiesen, daß Flüssigkristalle, die eine ferroelektrische Phase besitzen, zur Fertigung brauchbarer elektrooptischer Einrichtungen verwendet werden können, welche weit kürzere Ansprechzeiten aufweisen als bis heute mit nematischem Flüssigkristallmaterial erreicht wurden (Clark and Lagerwall, Appl. Phys. Lett., 36, 899 (1980)). Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gruppe flüssigkristalliner Substanzen, die ferroelektrische Phasen als reine Substanzen, als miteinander gemischte Substanzen und als Mischungen in smektischen Wirten besitzen.
- Solche Substanzen und Mischungen sind für die elektrooptische Modulation in Lichtverschlüssen, Flachanzeigen und ähnlichen Einrichtungen verwendbar.
- Es gibt eine Vielzahl kritischer Forderungen an die Eigenschaften einer solchen Substanz, bevor sie in einer praktischen Einrichtung Verwendung finden kann. Zu diesen Forderungen gehören folgende:
- 1) Stabile ferroelektrische Phase, insbesondere die Sc*- Phase, bei oder nahe der Umgebungstemperatur. Obwohl eine enantiotrope Phase bevorzugt wird, sind auch Substanzen mit monotropen ferroelektrischen Phasen und sogar Monomere, die von sich aus keine ferroelektrische Phase besitzen, in entsprechenden Mischungen immer noch verwendbar.
- 2) Hohe spontane Polarisation, um eine effiziente Koppelung des äußeren angelegten Feldes an den in der Einrichtung enthaltenen ferroelektrischen Flüssigkristall zu erreichen.
- 3) Schnelles elektrooptisches Ansprechen auf ein angelegtes elektrisches Feld, insbesondere in elektronischen Anzeigeeinrichtungen mit einem hohen Grad von Signalmultiplexing.
- Der bisherige Stand der Technik beschreibt eine große Vielfalt ferroelektrischer Flüssigkristalle mit vielen Kombinationen von Kernen und chiralen Schwänzen. Jedoch enthalten relativ wenige dieser Substanzen den Thioester-Kern, obwohl dieser dazu neigt, die thermodynamische Stabilität der erforderlichen ferroelektrischen Phasen zu verbessern.
- Die auf Krause von der Firma Merck übertragene deutsche Patentschrift FRG 2,603,293 (1977) beschreibt eine Vielfalt smektischer Flüssigkristalle mit Thioester-Kern. Von diesen ist jedoch keines ferroelektrisch und keines enthält eine strukturelle Einheit, die formell von der 4-Merkaptobenzoe- Säure abgeleitet wurde. Die auf Maze und Oppenheim von der Motorola Inc. übertragene U.S. Patentschrift 1,162,988 (1979) beschreibt Biphenyl-Thioester-Flüssigkristalle, von denen jedoch keines ferroelektrisch ist. Das auf Hsu, et al. von der Timex Corp. übertragene USP 4,424,372 (1984) beschreibt nematische Flüssigkristalle mit Thioester-Kern. Auch in diesem Fall ist keine der betreffenden Substanzen ferroelektrisch. Ferroelektrische Flüssigkristalle mit chiralen Ester-Seitenketten werden in der auf Isogai, et al., von der Firma Hitachi Ltd. übertragenen USP 4,576,732 (1986) beschrieben, jedoch enthält keines den wertvollen Thioester-Kern. Das auf Era et al. von der Hitachi Ltd. übertragene USP 4,653,866 (1987) beschreibt smektische Flüssigkristalle mit Thioester- Kern, von denen jedoch keines ferroelektrisch ist. In diesem Falle sind die Substanzen für Sichtanzeigen mit Lichtzerstreuung gedacht.
- Die Veröffentlichung von Nguyen und seinen Mitarbeitern (Nguyen Huu Tinh, C. Salleneuve, A. Babeau, A. Ronineau, C. Destrade, Mol. Cryst. Lip. Cryst. Lett., Band 4, 93, (1987)) beschreibt Thioester-Kern-FLC's mit chiralen Ether-Schwänzen. Hier werden sowohl die chiralen als auch die achiralen Schwänze über Arylether-Bindungen mit dem Thioester-Kern verbunden und die beschriebenen Verbindungen weisen eine geringe spontane Polarisationen auf. Die Abhandlung von Twieg et al. (R. J. Twieg, K. Betterton, Nguyen Huu Tinh, W. Tang, W. Hingsberg, Ferroelectrics, in der Presse (1989)) beschreibt eine Reihe von Thioester-Kern-FLC's, welche chlorierte chirale Seitenketten enthalten, die eine hohe spontane Polarisation und ein schnelles elektrooptisches Ansprechvermögen aufweisen, deren stabile ferroelektrische Phasen jedoch in einem Temperaturbereich auftreten, der weit über der Umgebungstemperatur liegt.
- Gemäß der Erfindung werden ferroelektrische Flüssigkristall- Substanzen und Zusammensetzungen zur Verfügung gestellt, die die genannten Anforderungen erfüllen.
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbindungen der allgemeinen Formel: R-O-Ar-COS-Ph-COO-R', gekennzeichnet durch die Anwesenheit des Thioester (-COS-)-Kerns, wobei R eine Alkyl-Gruppe mit typischerweise 8 bis 16 Kohlenstoffatomen darstellt, Ar eine substituierte aromatische Kerngruppe darstellt, wie zum Beispiel 1,4-Benzol, 2,6-Naphtalin, 4-4'-Biphenyl oder 4,4'-Diphenylethan, und R' eine chirale verzweigte Alkylgruppe ist, wie zum Beispiel der 1-substituierte Fall 1-Methylpropyl bis 1-Methyloktyl oder der 2-substituierte Fall, wie zum Beispiel 2-Methylbutyl. Diese Substanzen oder ihre Mischungen besitzen ferroelektrische Phasen und sind als solche für elektrooptische Anwendungen von Interesse. In bestimmten Fällen sind besondere Substanzen von speziellem Interesse, und zwar aufgrund des Vorhandenseins stabiler ferroelektrischer Phasen nahe der Raumtemperatur, mit hoher Polarisationsdichte und schnellem elektrooptischen Ansprechvermögen.
- Aus einem zweiten Blickwinkel betrachtet liefert die vorliegende Erfindung eine ferroelektrische Flüssigkristallverbindung der Formel:
- H(CH&sub2;)nOArCOSPhCOOC*H(CH&sub3;)(CH&sub2;)m-2H
- wobei n im Bereich 8-16 und m im Bereich 4-8 liegt und Ar=1 ,4-Benzol ist.
- Die Erfindung soll nun ausführlicher anhand der folgenden Beispiele dargestellt werden. Der Gesamtumfang der vorliegenden Erfindung soll jedoch nicht durch diese Beispiele begrenzt sein. Die genannten Werte für die ferroelektrischen Bereiche und die Werte der Polarisation sind abhängig von der chemischen und enantiomeren Reinheit der Substanzen sowie von den Aufheizgeschwindigkeiten, der Oberflächenbehandlung und anderen Parametern der Prüfzellen.
- Die Synthese dieser ferroelektrischen Flüssigkristalle wird in den meisten Fällen in drei Stufen erreicht, wie in den beiliegenden Zeichnungen im Überblick dargestellt ist.
- Figur 1 ist ein schematischer Überblick über die bei der Herstellung der Verbindungen der vorliegenden Erfindung nützlichen Synthesewege.
- Zunächst wird die alkoxy-aromatische Säure RO-Ar-COOH in ihr Säurechlorid RO-Ar-COCl umgewandelt, welches wiederum mit 4-Merkaptobenzoesäure HSPhCOOH bei Basenanwesenheit zur Reaktion gebracht wird, um das funktionalisierte Intermediat der Karbonsäure, RO-Ar-COS-PhCOOH, zu bilden. Dieses Karbonsäure- Intermediat wird dann durch Reaktion mit einem chiralen Alkohol verestert. Man hat festgestellt, daß hierfür zwei verschiedene Veresterungsverfahren wirksam sind: A: Umwandlung der Säure in das Säurechlorid RO-Ar-COS-PhCOCl und Koppelung mit R'OH bei Basenanwesenheit, oder B: Direktreaktion der Karbonsäure mit dem Alkohol R'OH durch eine Modifikation des Verfahrens von Mitsonobu (S Bittner and Y Assaf, Chemistry and Industry (London), 281 (1975)). In beiden Fällen erhält man als Produkt RO-Ar-COS-Ph-COO-R'. Ist R'OH ein chiraler sekundärer Alkohol, wird die Veresterung in der Säurechlorid- Methode mit der Retention der Konfiguration und in der Mitsonobu-Technik mit der Inversion der Konfiguration fortgesetzt. Die dargestellten Beispiele dienen der Veranschaulichung.
- Nachfolgend einige Beispiele typischer Zubereitungen.
- Zubereitung der Zwischensäure:
- 4-(4'-n-Dodecyloxybenzoylthioxy)Benzoesäure
- R-O-Ar-COS-Ph-COO-R'
- R=C&sub1;&sub2;H&sub2;&sub5;, Ar=1,4-Ph, R'=H
- Eine Lösung aus 4-n-Dodecyloxybenzoylchlorid (9,76g, 30mmol, gewonnen aus dem entsprechenden Säure- und Oxalylchlorid) in Methylenchlorid (50ml) wurde tropfenweise über einen Zeitraum von einer Stunde einer gerührten Lösung aus 4-Merkaptobenzoesäure (4,7g, 30mmol) und Triethylamin (3,0g, 30mmol) in Dichlormethan (150ml) in einem Eisbad zugegeben. Die entstandene Lösung wurde über Nacht bei Raumtemperatur gerührt und zur Trockne eingedampft. Der Rückstand wurde mit verdünnter wäßriger Chlorwasserstoffsäure gesättigt und das Produkt durch Saugfiltrierung isoliert, mit Wasser gewaschen und luftgetrocknet. Nach der Rekristallisation aus Essigsäure erhielten wir das Produkt (9,2g, 69%) als einen cremefarbigen Feststoff: mp K135Sc21ON229I.
- Die Zubereitung von Naphtalin, Biphenyl und Diphenylethan, in denen Karbonsäure-Analogverbindungen enthalten sind, ist ähnlich, mit der Ausnahme, daß für das Dodecyloxybenzoylchlorid das entsprechende Säurechlorid substituiert wird.
- Zubereitung des Flüssigkristalls:
- a) Säurechlorid-Methode (Retention der Konfiguration)
- 1-(S)-Methylheptyl-4-(4'-n-Dodecyloxybenzothioxy)Benzoat
- R-O-Ar-COS-Ph-COO-R'
- R=C&sub1;&sub2;H&sub2;&sub5;, Ar=1,4-Ph, R'=CH(CH&sub3;)(CH&sub2;)&sub6;H
- Zu einer Lösung aus Karbonsäurechlorid 4-(4'-n-Dodecyloxybenzothioxy)Benzoylchlorid (460mg, 1mmol, gewonnen aus dem Säure- und dem überschüssigen Oxalylchlorid) und (S)-2-Oktanol (120mg, 1,0mmol) in Dichlormethan (10ml) wurde tropfenweise Triethylamin (0,10mg, 1,0mmol) zugesetzt und die daraus entstehende Lösung wurde über Nacht bei Raumtemperatur gerührt. Die Reaktion wurde durch Rotationsverdampfung konzentriert, mit Ethylether extrahiert und über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet. Nach Filtration und Eindampfung wurde der Rückstand auf Silikagel mit Toluen chromatographiert und aus Ethanol kristallisiert. Die Ausbeute betrug 0,13g, mp K36Sc* 38 SA42 I.
- b) Mitsonobu-Methode (Inversion der Konfiguration)
- 1-(S)-Methylpropyl-4-(4'-n-Tetradecyloxybenzothioxy)Benzoat
- R-O-Ar-COS-Ph-COO-R'
- R=C&sub1;&sub2;H&sub2;&sub5;, Ar=1 ,4=Ph, R'=CH(CH&sub3;)(CH&sub2;)&sub2;H
- In einen 100ml-Rundkolben mit Rührstab wurde die Karbonsäure 4- (4'-n-Tetradecyloxybenzoylthioxy)-Benzoesäure, (1,3g, 2,76mmol), R-(-)-2-Butanol (306mg, 3,03mmol), Triphenylphosphin (1,02g, 3,9mmol) und wasserfreies Tetrahydrofuran (20ml) eingefüllt. Die entstandene Lösung wurde im Wasserbad gerührt und eine Minute lang tropfenweise Diethylazodicarboxylat (DEAD) (681mg, 3,9mmol) zugesetzt. Die so entstandene Lösung wurde 30 Minuten gerührt, danach wurde Silikagel hinzugefügt und die Masse zur Trockne eingedampft. Das adsorbierte Material wurde in den Kopf einer Silikagel-Kolonne gegeben und mit Toluen eluiert, die Fraktionen, die das reine Produkt enthielten, wurden verbunden, konzentriert und schließlich aus Ethanol rekristallisiert. Die Ausbeute betrug 1,14g: mp K 56.4Sc*(39,8) SA64I.
- Die Zubereitung der anderen Substanzen mit unterschiedlichen chiralen Schwänzen, unterschiedlichen Kernen und achiralen Schwanzlängen wurde analog zu dieser Methode unter Verwendung der Säurechloridveresterung oder der Mitsonobu-Veresterung durchgeführt.
- Mesomorphe und ferroelektrische Eigenschaften:
- Die am besten geeignete und relevanteste Analyse zur Bestimmung des Vorhandenseins und der Eigenschaften einer ferroelektrischen Phase ist die Polarisationsmessung, deren Methodologie in der Literatur beschrieben wurde (siehe zum Beispiel Miyasato, et al., Jpn. J. Appl. Phys., 22, L661 (1983)). Hier wird das Prüfmaterial in seiner isotropen Phase durch Kapillarwirkung in eine Zelle chargiert, die aus zwei in einem Abstand von etwa 25um angeordneten Glasstücken besteht, wobei in die leitende ITO-Oberfläche eine lithographisch festgelegte Kondensatorstruktur von 1/2 Zoll Durchmesser geätzt wird. Die Zelle wird in einem temperaturgeregelten Probenhalter allmählich vom isotropen Zustand heruntergekühlt, während gleichzeitig eine Dreiecks-Spannungsmodulation angelegt wird. Das Vorhandensein einer ferroelektrischen Phase manifestiert sich durch das Auftreten eines Ansprechstroms, aus dem die Polarisation Ps bei einer gegebenen Temperatur berechnet werden kann. Die Probe wird allmählich abgekühlt, bis der Polarisationsstrom aufgrund der Kristallisation oder des Eintritts in eine benachbarte nicht ferroelektrische Phase verschwindet. Die Einsetztemperatur (falls vorhanden), die Breite und die Polarisation der ferroelektrischen Phase hängen sehr stark von der exakten Struktur des Prüfmaterials ab. Hier ist die Einsetztemperatur und die Verschwindetemperatur (in ºC) für die Sc*-Phase gegeben. Ein Polarisationswert (Absolutwert in nC/cm²) ist ebenfalls vorhanden, gewöhnlich 10º unter dem Einsetzen der Sc*-Phase bei Tc. TABELLE FERROELEKTRISCHE BEREICHE UND ABSOLUTE POLARISATION FÜR VERBINDUNGEN DER STRUKTUR H(CH&sub2;)NOArCOSPhCOOC*H(CH&sub3;)(CH&sub2;)m-2H Sc*-Bereich (ºC) Ar = 2,6-Naphtalin Ar = 4,4'-Biphenyl Ar = 4,4'-Diphenylethan kein Sc* gefunden sehr schwache monotrope Phase schwache monotrope Phase sehr komplizierte Polarisationseigenschaften 1:1-Mischung + chiraler Schwanz von (S)-2-Methyl-1-Butanol
- Das elektrooptische Verhalten des Flüssigkristalls der flüssigkristallinen Mischung ist von entscheidender Bedeutung für Anwendungen, bei denen eine Lichtmodulation gefordert ist. Für die zur Diskussion stehenden Substanzen wurde dies unter Anwendung des folgenden Verfahrens beurteilt. Eine optische Schaltzelle wurde aus zwei Glasplatten vorbereitet, auf denen transparente, leitfähige, aus Indiumzinnoxid gebildet Elektrodenmuster angeordnet waren, und auf denen eine dünne, mechanisch aufgerauhte Beschichtung eines Nylonpolymers aufgetragen wurde, welches dafür bekannt ist, daß es die gleichmäßige Anordnung flüssigkristalliner Phasen fördert. Der Abstand zwischen den Platten wurde im Bereich von 1-2um gehalten. Das zu untersuchende flüssigkristalline Material wurde zwischen diesen Platten angeordnet, ein periodisches Rechteckwellenpotential von ± 15 Volt/um wurde an die Zelle angelegt, und zwar in einer Weise, von der man weiß, daß sie die Neuorientierung von Flüssigkristallen in einer ausgerichteten, oberflächenstabilisierten ferroelektrischen Flüssigkristallgeometrie anregt. Das sich aus dieser Neuorientierung ergebende optische Ansprechverhalten wurde beurteilt, indem man die Intensitätsmodulation eines Lichtstrahls, wie zum Beispiel eines durch die Zelle hindurchgehenden Heliumneon- Lasers niedriger Leistung, durch gekreuzte Polarisatoren beobachtete. Ein typisches elektrooptisches Ansprechverhalten, gekennzeichnet als die Veränderung des Zellentransmissionsgrads versus Zeit für ein Mischungsverhältnis von 1:1 aus
- H(CH&sub2;)&sub1;&sub2;OPhCOSPhCOOC*H(CH&sub3;)(CH&sub2;)&sub6;H und
- H(CH&sub2;)&sub1;&sub4;OPhCOSPhCOOC*H(CH&sub3;)(CH&sub2;)&sub6;H, lag unter
- 30 Mikrosekunden über dem verfügbaren ferroelektrischen Bereich der Mischung. Die Ansprechzeit, wie sie hier verwendet wird, ist als der Zeitraum definiert, der für eine Veränderung des optischen Transmissionsgrads von 0 auf 100 % des für ein gegebenes flüssigkristallines Material erreichbaren Gesamtbereichs, und eine bestimmte Zellkonfiguration und optische Konfiguration bei schneller Umkehr der Polarität der angelegten Spannung benötigt wird.
Claims (7)
1. Eine ferroelektrische Flüssigkristallverbindung der
Formel:
R-O-Ar-COS-Ph-COO-R'
wobei R ein Alkylgruppe mit 8 bis 16 Kohlenstoffatomen
und Ar ein substituierter aromatischer Kern ist,
ausgewählt aus der Gruppe aus 1,4-Benzol, 2,6-Naphtalin,
4,4'-Biphenyl und 4,4'-Diphenylethan, und wobei R' eine
chiral verzweigte Alkyl-Gruppe mit 4 bis 9
Kohlenstoffatomen ist.
2. Eine ferroelektrische Flüssigkristallverbindung der
Formel:
R-O-Ar-COS-Ph-COO-2-MeBu
wobei R eine Alkyl-Gruppe mit 8 bis 16 Kohlenstoffatomen
und Ar eine substituierte aromatische Kern-Gruppe ist,
ausgewählt aus der Gruppe aus 1,4-Benzol, 2,6-Naphtalin,
4,4'-Biphenyl und 4,4'-Diphenylethan.
3. Eine ferroelektrische Flüssigkristallverbindung der
Formel:
H(CH&sub2;)nOArCOSPhCOOC*H(CH&sub3;)(CH&sub2;)m-2H
wobei n im Bereich 8-16 und m im Bereich 4-8 liegt, und
Ar=1,4-Benzol ist.
4. Eine ferroelektrische Flüssigkristallverbindung gemäß
Anspruch 3, wobei n=10, m=8 und Ar=2,6-Naphtyl ist.
5. Eine ferroelektrische Flüssigkristallverbindung gemäß
Anspruch 3, wobei n=8, m=8 und Ar=4,4'-Biphenyl ist.
6. Eine ferroelektrische Flüssigkristallverbindung gemäß
Anspruch 3, wobei n=10, m=8 und Ar=4,4'-Diphenylethan
ist.
7. Eine ferroelektrische Flüssigkristallzusammensetzung,
eine Mischung aus Flüssigkristallverbindungen umfassend,
die mindestens eine Verbindung gemäß Anspruch 1,
Anspruch 2 oder Anspruch 3 umfassen.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/322,589 US5068054A (en) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | Ferroelectric liquid crystals |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE69003146D1 DE69003146D1 (de) | 1993-10-14 |
| DE69003146T2 true DE69003146T2 (de) | 1994-04-21 |
Family
ID=23255552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE90850094T Expired - Fee Related DE69003146T2 (de) | 1989-03-13 | 1990-03-05 | Ferroelektrische Flüssigkristalle. |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5068054A (de) |
| EP (1) | EP0390759B1 (de) |
| JP (1) | JPH0643385B2 (de) |
| DE (1) | DE69003146T2 (de) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0749417B2 (ja) * | 1990-10-31 | 1995-05-31 | 三星電管株式會社 | 光学活性脂肪族β−ハロゲン置換カルボン酸４’−（４−アルコキシフェニルチオオキソ）ビフェニリルエステル系化合物及びその製造方法 |
| JP3210730B2 (ja) * | 1992-05-21 | 2001-09-17 | 昭和シェル石油株式会社 | 反強誘電性液晶セル |
| JP2646314B2 (ja) * | 1992-07-10 | 1997-08-27 | 昭和電工株式会社 | 光学活性４−メルカプト桂皮酸誘導体、その製造方法およびその誘導体の用途 |
| US8257639B2 (en) * | 2009-09-22 | 2012-09-04 | Kent State University | Method of making stimuli responsive liquid crystal-polymer composite fibers |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4137250A (en) * | 1975-03-03 | 1979-01-30 | Motorola, Inc. | Liquid crystal compounds and composition |
| DE2603293C3 (de) * | 1976-01-29 | 1981-01-08 | Merck Patent Gmbh, 6100 Darmstadt | Thiobenzoesäureester, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung als Komponenten flüssigkristalliner Dielektrika |
| US4162988A (en) * | 1976-07-21 | 1979-07-31 | Motorola, Inc. | Biphenyl ester liquid crystal compounds |
| US4613209A (en) * | 1982-03-23 | 1986-09-23 | At&T Bell Laboratories | Smectic liquid crystals |
| DE3377219D1 (en) * | 1982-11-26 | 1988-08-04 | Hitachi Ltd | Smectic liquid crystal compounds and liquid crystal compositions |
| US4653866A (en) * | 1984-05-21 | 1987-03-31 | Hitachi, Ltd. | Liquid crystal compound and liquid crystal composition including the same |
| US4615586A (en) * | 1985-04-26 | 1986-10-07 | At&T Bell Laboratories | Liquid crystal devices |
| DE3629446A1 (de) * | 1985-09-04 | 1987-03-12 | Canon Kk | Optisch aktive thiole und deren mesomorphe esterderivate |
| US4816178A (en) * | 1986-04-30 | 1989-03-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Optically active compound and liquid crystal composition containing same |
| JPH0784432B2 (ja) * | 1986-04-30 | 1995-09-13 | キヤノン株式会社 | 光学活性物質およびそれを含む液晶組成物 |
| GB8621689D0 (en) * | 1986-09-09 | 1986-10-15 | Ici Plc | Liquid crystal material |
| JPH0617336B2 (ja) * | 1986-10-13 | 1994-03-09 | キヤノン株式会社 | 光学活性な液晶性化合物、それを含む液晶組成物及びそれを用いた液晶素子 |
| ES2080046T3 (es) * | 1987-06-12 | 1996-02-01 | Canon Kk | Dispositivo de cristal liquido ferroelectrico. |
| FR2738497B1 (fr) * | 1995-09-12 | 1997-10-17 | Salomon Sa | Patin a roues en ligne |
-
1989
- 1989-03-13 US US07/322,589 patent/US5068054A/en not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-03-05 EP EP90850094A patent/EP0390759B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1990-03-05 DE DE90850094T patent/DE69003146T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-03-12 JP JP2058250A patent/JPH0643385B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69003146D1 (de) | 1993-10-14 |
| JPH03109369A (ja) | 1991-05-09 |
| JPH0643385B2 (ja) | 1994-06-08 |
| US5068054A (en) | 1991-11-26 |
| EP0390759B1 (de) | 1993-09-08 |
| EP0390759A1 (de) | 1990-10-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE3627443C2 (de) | ||
| DE3689329T2 (de) | Verbindungen auf der Basis der Phenylpyrimidine und sie enthaltende flüssigkristalline Zusammensetzungen. | |
| DE2937700C2 (de) | 2,3-Dicyano-hydrochinon-Derivate und Flüssigkristallmaterialien, die diese Derivate enthalten | |
| DE68919312T2 (de) | p-Terphenylderivate und Flüssigkristall-Zusammensetzungen. | |
| WO1986007055A1 (fr) | Esters heterocycliques azotes | |
| DE3872410T2 (de) | Optisch aktive verbindungen mit mehreren asymmetrischen kohlenstoffatomen. | |
| DE69109680T2 (de) | Ferroelektrische flüssigkristallzusammensetzungen enthaltend chirale haloalkoxy-endstücke. | |
| DE3590260T1 (de) | Pyrimidinester | |
| DE3783213T2 (de) | Optisch aktive fluessigkristallverbindungen mit einer cyanogruppe. | |
| DE3879102T2 (de) | Optisch aktive mesomorphe verbindung und diese enthaltende fluessigkristalline zusammensetzung. | |
| DE69109629T2 (de) | Flussigkristallverbindung und Anzeigevorrichtung. | |
| EP0520292A1 (de) | Chirale Azetidinon-Derivate und ihre Verwendung als Dotierstoffe in Flüssigkristallmischungen | |
| DE3888918T2 (de) | Optisch aktive Verbindung und dieselbe enthaltende Chiral-Flüssigkristall-Zusammensetzung. | |
| DE3889490T2 (de) | Phenylpyrimidin-Flüssigkristall-Verbindungen und sie enthaltende Flüssigkristall-Zusammensetzungen. | |
| DE68903438T2 (de) | Fluessigkristallverbindungen. | |
| DE69003146T2 (de) | Ferroelektrische Flüssigkristalle. | |
| DE69114730T2 (de) | Flüssigkristallverbindung. | |
| DE69112652T2 (de) | Verbindung für Flüssigkristallzusammensetzung und Flüssigkristallzusammensetzung dieselbe enthaltend. | |
| DE3510733A1 (de) | Fluessigkristallphase | |
| DE10101021A1 (de) | Mehrfach fluorierte Fluorene und ihre Verwendung in Flüssigkristallmischungen | |
| DE69103730T2 (de) | Optisch-aktiver Alkohol, Verfahren zu ihrer Herstellung und davon abgeleitete flüssigkristalline Verbindung. | |
| EP0295370A1 (de) | Flüssigkristalline 5-Phenylpyrimidin-Derivate mit Sc- oder Sc(Stern)-Phase und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
| DE69309198T2 (de) | Flüssigkristallverbindung | |
| DE3873181T2 (de) | Smektische fluessigkristallverbindung. | |
| DE3881425T2 (de) | Mesomorphe Verbindung und diese enthaltende Flüssigkristallzusammensetzung. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |